对姿势有反应的神经刺激制造技术

一种可植入设备被配置成控制对如由刺激参数定义的神经刺激的施加；经由该测量电路系统测量由该刺激诱发的神经复合动作电位反应的特性；并且使用该刺激参数和该测得的诱发神经复合动作电位反应的特性，计算在该患者处于参考姿势时将从该神经刺激获得的诱发反应的特性。可以根据该计算的特性估计该患者的姿势，和/或可以将该计算的特性用作反馈回路的反馈变量。可以存储包括该刺激参数和反馈变量中的至少一个的数据集的多维直方图。中的至少一个的数据集的多维直方图。中的至少一个的数据集的多维直方图。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对姿势有反应的神经刺激
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求均于2020年8月28日提交的澳大利亚临时专利申请号2020903082和澳大利亚临时专利申请号2020903083的权益，这两个澳大利亚临时专利申请通过引用并入本文。


[0002]本专利技术涉及控制对刺激的神经反应，并且具体地涉及通过使用植入在神经通路附近的一个或多个电极来测量复合动作电位。这可能是为了改善反馈以控制后续施加的刺激，和/或评估姿势改变的影响。专利技术背景
[0003]有许多情况需要施加神经刺激以产生诱发复合动作电位(ECAP)和/或改变神经功能。例如，使用神经调节来治疗各种疾病，包括慢性神经性疼痛、帕金森病和偏头痛。神经调节系统向神经组织施加电脉冲以便产生治疗效果。
[0004]当用于缓解源自躯干和四肢的神经性疼痛时，电脉冲被施加到脊髓的背柱(DC)，称为脊髓刺激(SCS)。这种系统通常包括植入式电脉冲发生器以及如电池等可以通过经皮感应传输进行再充电的电源。电极阵列连接到脉冲发生器，并且定位在(多个)靶神经通路附近。由电极施加到神经通路的电脉冲引起神经元的去极化，并且产生传播动作电位。以这种方式受到刺激的纤维抑制了疼痛从脊髓的那一段传递到大脑。为了维持疼痛缓解效果，基本上连续地(例如以30Hz至100Hz范围内的频率)施加刺激。
[0005]为了有效且舒适地操作，必须将刺激幅度或递送电荷维持在募集阈值以上。低于募集阈值的刺激将无法募集任何动作电位。还必须施加低于舒适阈值的刺激，高于该舒适阈值时，由于Aβ纤维的募集增加而产生不舒适或疼痛的感觉，当募集太大时，会产生不舒适的感觉，并且在高刺激水平下，甚至可以募集与剧烈疼痛、冷觉和压觉相关的感觉神经纤维。在几乎所有的神经调节应用中，需要单一类别的纤维反应，但是所采用的刺激波形可能在其他类别的纤维上募集动作电位，这导致不希望的副作用。电极迁移和/或植入物接受者的姿势改变使维持适当的神经募集的任务变得更加困难，电极迁移和姿势改变中的任何一种都可能显著改变由给定刺激引起的神经募集，这取决于刺激是在电极位置或用户姿势改变之前还是之后施加的。在硬膜外腔中存在供电极阵列移动的空间，并且这种阵列移动改变了电极到纤维的距离，并且因此改变了给定刺激的募集效果。此外，脊髓本身可以在脑脊液(CSF)中相对于硬脑膜移动。在姿势改变期间，CSF的量和脊髓与电极之间的距离可以显著改变。这种影响是如此之大，以至于仅姿势的改变就能导致先前舒适且有效的刺激方案变得无效或痛苦。
[0006]所有类型的神经调节系统面临的另一个控制问题是以治疗效果所需的足够水平实现神经募集，但要将能量消耗降到最小。刺激范式的功耗对电池要求有直接影响，这进而影响设备的物理尺寸和寿命。对于可再充电系统，增加的功耗导致更频繁的充电，并且假定电池仅允许有限次数的充电循环，最终这将减少设备的植入寿命。
[0007]已经尝试通过反馈的方式解决这些问题，如通过本申请人在国际专利公开号WO 2012/155188中阐述的方法。反馈试图通过控制递送的刺激来补偿神经和/或电极移动以维持恒定的ECAP幅度。功能性反馈回路还可以为实时操作和/或后分析产生有用的数据，如观察到的神经反应幅度和施加的刺激电流，然而，设备在数小时或数天的过程中以数十Hz的频率运行很快就会产生大量的这种数据，这远远超过植入设备的数据存储和/或数据传输能力。
[0008]关于本说明书中已包括的文件、行为、材料、设备、物品等的任何讨论仅仅是出于为本专利技术提供上下文的目的。不应因为这些事项在本申请的每项权利要求的优先权日之前存在而认为是承认这些事项中的任何或所有事项形成现有技术基础的一部分或为与本专利技术相关领域内的公共常识。
[0009]在整个本说明书中，词语“包括(comprise)”或变形(如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”)将被理解为意指包括所陈述的要素、整体或步骤，或者一组要素、整体或步骤，但不排除任何其他要素、整体或步骤，或者任何其他的一组要素、整体或步骤。
[0010]在本说明书中，元素可以是选项列表中的“至少一个”的陈述应被理解为该元素可以是所列选项中的任何一个，或者可以是所列选项中的两个或更多个的任何组合。

技术实现思路

[0011]根据第一方面，本专利技术提供了一种用于可控地施加神经刺激的可植入设备，该设备包括：多个电极，该多个电极包括一个或多个刺激电极和一个或多个感测电极；刺激源，该刺激源用于提供要从该一个或多个刺激电极递送到患者的神经通路的刺激以在该神经通路上产生诱发动作电位；测量电路系统，该测量电路系统用于记录在该一个或多个感测电极处感测到的神经复合动作电位信号；以及控制单元，该控制单元被配置成：控制对如由刺激参数定义的神经刺激的施加；经由该测量电路系统测量由该刺激诱发的神经复合动作电位反应的特性；使用该刺激参数和该测得的诱发神经复合动作电位反应的特性，计算在该患者处于参考姿势时将从该神经刺激获得的诱发反应的特性；以及从该计算的特性估计该患者的姿势。
[0012]根据第二方面，本专利技术提供了一种控制神经刺激的自动化方法，该方法包括：向患者的神经通路施加该神经刺激以在该神经通路上产生诱发动作电位，该刺激由刺激参数定义；测量由该刺激诱发的神经复合动作电位反应的特性；使用该刺激参数和该测得的诱发神经复合动作电位反应的特性，计算在该患者处于参考姿势时将从该神经刺激获得的诱发反应的特性；以及从该计算的特性估计该患者的姿势。
[0013]根据第三方面，本专利技术提供了一种用于可控地施加神经刺激的可植入设备，该设备包括：
多个电极，该多个电极包括一个或多个刺激电极和一个或多个感测电极；刺激源，该刺激源用于提供要从该一个或多个刺激电极递送到患者的神经通路的刺激以在该神经通路上产生诱发动作电位；测量电路系统，该测量电路系统用于记录在该一个或多个感测电极处感测到的神经复合动作电位信号；以及控制单元，该控制单元被配置成：控制对如由刺激参数定义的神经刺激的施加；经由该测量电路系统测量由该刺激诱发的神经复合动作电位反应的特性；使用该刺激参数和该测得的诱发神经复合动作电位反应的特性，计算在该患者处于参考姿势时将从该神经刺激获得的诱发反应的特性；以及实施完成反馈回路的反馈控制器，该反馈控制器使用该计算的特性作为反馈变量来控制该刺激参数以将该反馈变量维持在设定值。
[0014]根据第四方面，本专利技术提供了一种控制神经刺激的自动化方法，该方法包括：向患者的神经通路施加该神经刺激以在该神经通路上产生诱发动作电位，该刺激由刺激参数定义；测量由该刺激诱发的神经复合动作电位反应的特性，根据该测得的诱发神经复合动作电位反应的特性和该刺激参数，计算在该患者处于参考姿势时将从该神经刺激获得的诱发反应的特性；以及通过使用该计算的特性作为反馈变量来控制该刺激参数以将该反馈变量维持在设定值，来完成反馈回路。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，该姿势的估计包括该神经复合动作电位反应的测量幅度与该计算的特性的比率，该计算的特性包括在该患者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于可控地施加神经刺激的可植入设备，所述设备包括：多个电极，所述多个电极包括一个或多个刺激电极和一个或多个感测电极；刺激源，所述刺激源用于提供要从所述一个或多个刺激电极递送到患者的神经通路的刺激以在所述神经通路上产生诱发动作电位；测量电路系统，所述测量电路系统用于记录在所述一个或多个感测电极处感测到的神经复合动作电位信号；以及控制单元，所述控制单元被配置成：控制对如由刺激参数定义的神经刺激的施加；经由所述测量电路系统测量由所述刺激诱发的神经复合动作电位反应的特性；使用所述刺激参数和所述测得的诱发神经复合动作电位反应的特性，计算在所述患者处于参考姿势时将从所述神经刺激获得的诱发反应的特性；并且从所述计算的特性估计所述患者的姿势。2.如权利要求1所述的可植入设备，其中，所述姿势的估计包括所述神经复合动作电位反应的测量幅度与所述计算的特性的比率，所述计算的特性包括在所述患者处于所述参考姿势时将从所述神经刺激获得的诱发反应的幅度。3.如权利要求1至2中任一项所述的可植入设备，其中，所述控制单元进一步被配置成：使用所述计算的特性作为反馈变量来实施完成反馈回路的反馈控制器，所述反馈控制器被配置成控制所述刺激参数以将所述反馈变量维持在设定值。4.如权利要求1至3中任一项所述的可植入设备，其中，所述控制单元进一步被配置成：使用所述测得的特性作为反馈变量来实施完成反馈回路的反馈控制器，所述反馈控制器被配置成控制所述刺激参数以将所述反馈变量维持在设定值。5.如权利要求1至4中任一项所述的可植入设备，其中，所述控制单元进一步被配置成根据所述姿势估计来确定不同姿势下的募集变化。6.如权利要求1至5中任一项所述的可植入设备，其中，计算所述特性包括对于求解其中，是所述计算的特性并且包括所计算的幅度C＝I
k
V，I是所述刺激参数，V是所述测得的诱发神经复合动作电位反应的特性，并且M0和T0是所述患者在所述参考姿势下的生长曲线的参数。7.如权利要求3至4中任一项所述的可植入设备，其中，所述反馈控制器被配置成使用所述姿势的估计来控制所述刺激参数。8.如权利要求3至4和7中任一项所述的可植入设备，其中，所述反馈控制器被配置成使用所述姿势的估计来估计所述电极与所述神经通路之间的距离。9.如权利要求8所述的可植入设备，其中，所述反馈控制器被配置成通过按所述参考姿势下所述电极与所述神经通路之间的距离缩放所述姿势的估计来估计所述距离。10.一种控制神经刺激的自动化方法，所述方法包括：向患者的神经通路施加所述神经刺激以在所述神经通路上产生诱发动作电位，所述刺激由刺激参数定义；测量由所述刺激诱发的神经复合动作电位反应的特性；使用所述刺激参数和所述测得的诱发神经复合动作电位反应的特性，计算在所述患者
处于参考姿势时将从所述神经刺激获得的诱发反应的特性；以及从所述计算的特性估计所述患者的姿势。11.一种用于可控地施加神经刺激的可植入设备，所述设备包括：多个电极，所述多个电极包括一个或多个刺激电极和一个或多个感测电极；刺激源，所述刺激源用于提供要从所述一个或多个刺激电极递送到患者的神经通路的刺激以在所述神经通路上产生诱发动作电位；测量电路系统，所述测量电路系统用于记录在所述一个或多个感测电极处感测到的神经复合动作电位信号；以及控制单元，所述控制单元被配置成：控制对如由刺激参数定义的神经刺激的施加；经由所述测量电路系统测量由所述刺激诱发的神经复合动作电位反应的特性；使用所述刺激参数和所述测得的诱发神经复合动作电位反应的特性，计算在所述患者处于参考姿势时将从所述神经刺激获得的诱发反应的特性；并且实施完成反馈回路的反馈控制器，所述反馈控制器使用所述计算的特性作为反馈变量来控制所述刺激参数以将所述反馈变量维持在设定值。12.如权利要求11所述的可植入设备，其中，计算所述特性包括对于求解其中，是所述计算的特性并且包括所计算的幅度C＝I
k
V，I是所述刺激参数，V是所述测得的特性，并且M0和T0是所述患者在所述参考姿势下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：华思文，阿莫勒，
申请(专利权)人：萨鲁达医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：